从局部到整体-5G系统观课件

,VR,XXX,通信研究院,XXX,移动通信“系统观”,（预览版,）,VRXXX 通信研究院移动通信“系统观”,1,2,商用在即,2019,年,3,月中国移动,5G,测试套餐出炉，,50,元包,5000G,；,201,9,年,1,月，,第,三阶,段,测,试,结,束，,预,示国,内,5,G,网,络,达到,预,商,用 水平；,2019,年,1,月,，,XXX,全,球,第一部搭载完,整,5G,功,能手机,XXX,APEX,发 布,2018,年,12,月，三大运营,商,5G,频普分配方案终于落定。,正式商用！,201,9,年,6,月,6,日,，,工,信,部正,式,向,中,国,电信,、,中国,移,动,、,中国联 通、,中,国,广,电四,家,运,营,商发,放,5,G,商,用牌,照,，,这标,志,着,中,国,正 式进入,5G,商用元年；,2019,年,6,月,25,日，中移动启动“中国移动,5G+,计,划,”；,201,9,年,6,月,2,6,日，,XXX,在上海,M,W,C,发布,5,G,商,用终,端,，以及助,力,5G,的,120W,快充和,AR,眼镜。,201,7,年,1,2,月,，,中国电,信,公布成,都,、,雄安,、,深,圳,、上海、,苏,州、,兰 州六个城市为,5G,规模试点城市。,2018,年,1,月,，,中,国,联,通,在北,京,、,天,津,、上,海,、深,圳,、杭,州,、南京,、雄安,7,城市进行,5G,试验；,2018,年,2,月，中国,移动,宣布武汉和杭州、上,海,、广州和苏州,5G,试,验网五大城市，建设约,100,个,5G,基站；,2018,年,2,月，,XXX,在,MWC2018,发布,5G,APEX,概念机。,第一波刺激,标准发布,2017,年,12,月，,3,GP,P,完成了,5,G,非独立组网（,NSA,）标准制定；,201,8,年,6,月,，,3,GP,P,发布独立组,网,标,准，,是首,个完整,的,5,G,国际,标准,。,紧锣密鼓,2018,年,12,月,8,日，,中,国,移动发布,了,5G,终,端,产品白皮,书,，,提出了,“,5G,网络,领航,计,划,”,宣,布,全,面,启,动,17,城市的,5G,规模,试验和应用示范；,201,8,年,9,月,2,0,日，,中国,电信,5,G,外场成功,打通,基,于,5,G,独立组网,标准的端到端呼叫。,5G,来了！,2商用在即2019年3月中国移动5G测试套餐出炉，50元包5,2,3,虚拟现实,/,增强现实,车联网,/,自动驾驶,物联网,大数据,+AI,5,G,是什么？,5,G,+,教育,5,G,+,医疗,5,G,+,能源,5,G,+,工业,5,G,+,智慧城市,3虚拟现实/增强现实车联网/自动驾驶物联网大数据+AI5G是,3,面,从微,观,到,宏,观,，,了解,移,动,通,信系统发展历,史,、系统模型,、 架构与演进规律。,系统观,串讲不同“层,”,流程，将技,术过程与用户,行,为关,联,，,实 现对,5G,系统的全面直观理解,课程目标,我的移动通信,“,系统观,”,点,从底,层,到,高,层,、,从接,入,网,到,核,心,网，全面了,解,5,G,网,络,单 点技,术,、信令和流程,4,面系统观课程目标我的移动通信“ 系统观”点4,4,01,02,03,04,CO,N,TEN,T,S,第三章：能力核心,-,物理层,第四章：控制大,脑,-,高层,第五章：创新基地,-,核心网,05,6,第一章：,历,史、演变与趋势,第二章：系统,观,-,从生活到技术,01020304CONTENTS第三章：能力核心-物理层第四,5,7,第一章,历史、演变与趋势,目录,7第一章历史、演变与趋势目录,6,从一,切,靠,“,吼,”,的古,代,通,信,，到 利用,电,缆,实,现,的,有线,通,信,，,再到,通,过,无线电波,传,播的移,动,通 信,，,通,信,技,术是,如,何,一,步步 走来的？,8,过去,从“过去”我们看到了什么？ 速度,、,容,量,还,是,通信,技,术,未,来发 展,的,最,重,驱,动,力,吗,？,如,果,不,是,， 那还会是什么？,未来,从一切靠“吼”的古代通信，到 利用电缆实现的有线通信，再到,从,5G,的爸爸、爸爸,的,爸爸,聊,起,TEXT,2,1875,年，,贝,尔,发,明,电话机,1843,年，贝思,发明,传真,摩尔发明电报,古代通信,代表：烽火传讯、信鸽传,书、击鼓传声、风筝传讯,、天灯、良马日行千里 效率：,10bit/,天？,现代通信,代表：,AMPS,、,GSM,、,WCDMA,、,LTE,、,5GNR,效率：,xx,kbit/sxxGbit/s,近代通信,代表：电报、有线电话,、,无线电广播,效率：,xx,bit/sxx,kbit/s,什么驱动着,通,信技,术 的发展？,9,从5G的爸爸、爸爸的爸爸聊起TEXT 21875年，贝尔发明,电的时代,？,无线时代,一切靠“吼”的时代,在基础科学还未启蒙的 年代，信息只能靠原始 的形式低效的传递。,随着物理学、数学等基 础学科的发展，人们对,无线通信技术赋予了更 多的期望。,？,电磁辐射理论和电磁感 应理论的发展使得通信 插上了电的翅膀,。,通信发展的基石与驱动力,速 度 容 量 的 追 求,基础学科的进步,基础学科的进步是通信技术进步发展 的基石！,对速度和容量的追求是通信技术发展 的最大驱动力！,启示,10,电的时代？无线时代一切靠“吼”的时代在基础科学还未启蒙,通信系统如何一路走,来,？,11,通信系统如何一路走来？11,从纸筒电话谈起,输入变,换器,信道,输出变,换器,信宿,信源,噪声,+,干扰,纸筒,棉线,纸筒,耳朵,嘴巴,环境声,通过,“,看,得,见摸,得,着,”的,固,定,媒,介,进,行,传 输，保密性,强,；,传输信道相对稳,定,，干扰小,；,收发端位置相对固定；,部署成本高。,有线通信的特点,12,从纸筒电话谈起输入变信道输出变信宿信源噪声+干扰纸筒棉线纸筒,13,调制,解调,输入变 换器,信道,输出变 换器,信宿,信源,噪声,+,干扰,编码,译码,信道,输入变 换器,输出变 换器,信宿,信源,噪声,+,干扰,调制,解调,升,级,后的通信系统,想传输的更远,更可靠，更高效,采,样,分段,采,样,分段,采,样,分段,信,源,编码,信,道,编,码,物,理,信道,射频发射,压缩数据减少信源冗,余,，提高通信有效性,人为增加冗,余,，,提高数据传输可靠性,原,始,模拟,信,号,采样与量化,13调制解调输入变 换器信道输出变 换器信宿信源噪声+干扰编,12,移动通面临的问题更,多,、,更复,杂,！,14,移动通面临的问题更多、 更复杂！14,骨干,的,现实,-,移,动通,信,（,1,）,多用户且资 源受限,引入导频进行信道估,计,；,引,入,MCS,应对传输能力变化；,引入高层拆包组包组装合适,的,TB,；,信道不确 定性,信道传输 能力可变,引入各种多址方式提高频谱效率；,引入随机接入机制提高系统容量；,引入动态调度和资源分配机制；,可管可控运,营需求,物理层、,MA,C,层、,RR,C,层、,NAS,层等信令 体系；,集中式的接入网、核心网控制节,点,；,安全、鉴权和注册机制,；,核心网签约管理和策略功能；,15,骨干的现实-移动通信（1）多用户且资 源受限引入导频进行信道,能耗受限,业务多样 性,多样化的,QoS,引入,Radio,Beam,、,QoS,flow,以实现,QoS,区分控 制；,引入核心网网络切片等功能；,引入接入网信道优先级机,制；,物理层各种灵活配置：多种,ULDL,子帧配置,、子载波间隔配置、,BWP,配置等；,引入高层,RRC,多状态机制和,DR,X,、,DT,X,机制；,引入,BWP,机制和,PDCCH,非连续监控；,引入核心网,MICO,机制；,引入功率控制机制；,骨干的现实,-,移动通信,（,2,）,引入切换、位置管理、寻呼机制；,引入移动性测,量,、上报机制,；,引入同步机制；,移动特征,位置与信号,质量可变,16,能耗受限业务多样 性多样化的引入Radio Beam、QoS,5G,RAN,UE,U,P,F,Internet,AUSP,NEF,SMF,PCF,NRF,UDM,AF,AMF,5G,核心网,LTE,核心网,LTE,RAN,“总线”,NG-RAN,MME,UE,LTE,RAN,SGW,PGW,Internet,HSS,PCRF,LTE,核 心 网,5,G,核 心 网,物,理,层,MAC,层,RLC,层,PDCP,层,SDAP,层,物,理,层,MAC,层,RLC,层,PDCP,层,SDAP,层,物,理,层,MAC,层,RLC,层,PDCP,层,RRC,层,NAS,层,物,理,层,MAC,层,RLC,层,PDCP,层,RRC,层,NG-AP,SCTP,层,IP,层,数,据,链路,层,物,理,层,NAS,层,A,M,F,物,理,层,数,据,链路,层,IP,层,UDP,层,GTP-U,物,理,层,数,据,链路,层,IP,层,SCTP,层,NG-AP,UE,g,N,B,Internet,AUSP,NEF,SMF,PCF,NRF,UDM,AF,“,总,线,”,用户面,信令面,U,P,F,IP,层,GTP-U,UDP,层,IP,层,数,据,链路,层,物,理,层,IP,层,IP,层,复杂的移动通信系统,17,5G RANUEUPFInternetAUSPNEFSMFP,18,调度,M,C,S,（编码、调制） 映射,信 道 特 征,系统整理与理解,时域,频域,导频,物理层,RRC,物理层,RRC,导频,导频测量,反馈,反馈,测量反馈,g,N,B,干扰,数据,数据,L,2,L2,调度 算法,结合信道特征、干扰特征、运,用香农信息论等最新理论和技,术，考虑频谱效率需求、设计 目标，构建一个鲁棒,的,，高效 率的，物理传输信道,适 配 底,层,屏 蔽 底 层,配置与控 制,提供基站的控制手段，实,现各种高层功能，如连接 管理、配置管,理,、测量管 理、资源管理等。,适配底层，提供合适的 传输格式和传输块大小,；屏蔽高层，实现,QoS,flows,映射,核心网,提供后台网络对接入网,和用户的控制手段，实 现上层功能，如位置管 理、切换、寻呼与业务 请求、会话管理等。,18调度信 道 特 征系统整理与理解时域频域导频物理层RRC,17,速度和容量是移动通信,从,1,G,到,4,G,的绝对驱动,力,！,19,速度和容量是移动通信从1 G19,2018,年,2G,应用：数字语音,+,文字 速率：数十,数百,K,bps,4G,应用：多媒体,+,宽带 速率：,100,M,1,G,b,p,s,5G,应用：,V,2,X,，,V,R/,A,R,，,AI,速率：,Gbps,3G,应用：多媒体,速率：,2,数十,Mbps,从,1G,到,5G,的,蜕变！,1973,年,1991,年,2000,年,2008,年,技术推动应用，应用影,响,生活！,1G,应,用,：模拟语音 速,率,：？,未来又会怎样？,20,2018年2G4G5G3G从1G到5G的蜕变！技术推动应用，,从一,切,靠,“,吼,”,的古,代,通,信,，到 利用,电,缆,实,现,的,有线,通,信,，,再到,通,过,无线电波,传,播的移,动,通 信,，,通,信,技,术是,如,何,一,步步 走来的？,21,过去,从“过去”我们看到了什么？ 速度,、,容,量,还,是,通信,技,术,未,来发 展,的,最,重,驱,动,力,吗,？,如,果,不,是,， 那还会是什么？,未来,从一切靠“吼”的古代通信，到 利用电缆实现的有线通信，再到,04,03,05,01,02,0,6,能耗,22,成本,效率,用户体验速率,100,Mb,p,s,甚至,G,级,10Mbps,流量密度,10,Mbit/,s,/,m,2,0.1Mbit,/,s/,m,2,峰值速率,20Gb,p,s,1Gbps,移动性,500Km/h,350Km/h,时延,1,毫秒,级,10ms,连接数密度,1,百万,/Km,2,10,万,/Km2,5G,关键性能指标,（,ITU-2015,年）,040305010206 能耗22 成本 效率用户体验速率流,网络架构的演变,MME,UE,LTE,RAN,SGW,PGW,S,5,/,S8,Internet,HSS,PCRF,5G,RAN,UE,U,P,F,Internet,AUSP,NEF,SMF,PCF,NRF,UDM,AF,AMF,5G,核心网,LTE,核心网,LTE,RAN,“总线,”,NG-RAN,4,G,网络架构,5,G,网络架构,核心网和接入网解,耦,用户面和控制面分,离,基于服务的网络架,构,业务多样性能力增,强,23,网络架构的演变UELTE RAN S5/S8Intern,24,核心网接入网解耦,支持多种类型的接入网系统,；,接入网提供独立的接入能力,；,核心网提供统一的汇聚和编排能力；,支持非,3GPP,系,统,。,特征,适用于短距离覆盖和室内覆,盖场景,适,用,于,低,速,移,动,，,高,速连,接 场景,相对低廉的部署和使用成本,被广泛的应用和接纳,我们的移动通信技,术,，也许,并不适用于所有应用场景。 而美好的未,来,，需要我们开,放,、包容。,启示,24核心网接入网解耦 支持多种类型的接入网系统；特征适用于短,23,25,用户面和控制面分离,MM,E,中会话管理相关控制面功能迁,移到,SMF,中,；,P,G,W,中策略管理等相关控制面功能 迁移到,SMF,中；,UPF,独立承担用户面功能,特征,用,户面,由,S,G,W,和,PG,W,组,成,， 用户面部署不够灵活,MME,同时涉,及,移动,性,管理,和,会话管理控制面功能,PG,W,同时具备,用,户面和控,制 面功能,不利于实,现,SDN,和,NFV,等技术,移动通信系统特别是用户面,向更,加,“专业”计算机网络 发,展,，将有利于吸收和融合 计算机网络新技术，并最终 与之融,合,。,启示,25用户面和控制面分离MME中会话管理相关控制面功能迁特征用,24,26,基于服务的网络架构,传统网元拆分；,网络功能服务自动化管理,；,网络通信路径优化；,网元间通信机制优化,特征,传统网元,网络功能,网,络,功能,服,务,2,网,络,功能,服,务,1,Service,discovery,Maintains the,NF,profile,NRF,NEF,AUSP,eNB,NRF,AMF,SGW,PCF,SMF,PGW,U,D,M,AF,P,C,R,F,节,点,2,节,点,1,节,点,3,消费者,服务,2+,1,服务,1,服务,2,生产者,服务,2,服务,1,传统,网,元间,的信令,/,数,据路,径复,杂,， 不利于降低处理时延,传统网元间采用专用接,口,，兼容性和,扩展性不强,传统网元属于专用硬件，功能与硬件耦,合，无法实现独立升级和演进,移动通信网络从“专用网络 ”向开放的网络发展。从“ 提供什么你用什么”向“你 需要什么我提供什么”转变,。,传统的通信网络,传统网元功能,大,而,全,，导致硬,件,专,用性强，成本昂贵,启示,26基于服务的网络架构传统网元拆分；特征Service di,25,27,业务多样性能力增强,支持基于,QoS,flow,的服务质量体,系,；,支持网络切片实现更具个性化的能 力提供；,提供针对物联网、车联网的专项优 化技术。,特征,“一网多用”、“专网专用 ”的思路已经不再适用于差 异化巨大的业务需求,启示,业务,需,求的,差异,扩,大,，,从,技,术层,面,看,，,极限需求无法使用常规的方式满,足,。,大而全的后台网,络,，不利于新业务的,引入和编,排,，灵活性不够。,采,用,专网的方式不,利,于资源利用,率,， 大大增加了网络成,本,。,27业务多样性能力增强支持基于QoS flow的服务质量体特,26,这些变化意味着什么,？,28,这些变化意味着什么？28,驱动力,无处不在！,借鉴与融合,垂直业务,随着,5,G,系统的,商,用,，,速,度、,容,量,等,移,动,通,信,演进,的,传,统,动,力,已,不,再是,技,术,发,展,的,唯 一的追求目标。,实现真正意义上的无,处不,在,的网,络,连,接,（万物连接）是移动,通信系统追求的终极,目标。,随着技术和,需求,的,发,展,，移动通,信融,合,如,A,I,等,新,兴技,术成,为,再,次点燃移动,通信,活,力 的契机。,随着技,术,和需,求的,发展， 移动通,信,作为,基本,能力， 融入并,助,力其,他行,业成为 移动通,信,未来,发展,的重要 趋势和动力。,统一与包容,实现全球,统,一,的,技,术,标准是移,动,通,信,系,统,商用的基,本,需,求,。,而,接纳并融,合,多,样,化,的,接入网技,术,是,移,动,通 信发展的现实需要。,移动通信的未来发展趋势,移动通信未来发展趋势,对,“标,准,人”,提,出了,更,高的要,求，也提供了更多可能,！,29,驱动力无处不在！借鉴与融合垂直业务随着5G系统的商用， 速度,回到技术本,身,30,移动通信系统到底是,如,何工作,的,？,回到技术本身30移动通信系统到底是如 何工作的？,31,第二章,系统,观,：从生活到技术,目录,31第二章系统观：从生活到技术目录,30,用户行为很简单，但,中国移动,XXX,32,用户行为很简单，但中国移动XXX32,开机玩手机移动,初始接入过程,业务发起过程,移动性管理过程,33,开机玩手机移动初始接入过程业务发起过程移动性管理过程33,稀缺资源“频谱,”,3,.,3G,H,z,频段,3,.,5G,H,z,频段,4.9GHz,频段,26GHz,频段,39GHz,频段,100M,H,z,3.,3,G,H,z,3.,4,G,H,z,200M,H,z,3.,6,G,H,z,4.,8,G,H,z,5,G,H,z,2,4,.7,5,G,H,z,2,7,.,5,G,H,z,37,G,H,z,42,.,5G,H,z,Sub,6GHz,Above,6GHz,200M,H,z,2,.,75G,H,z,5,.,5G,H,z,0Hz,1,0,H,z,1,0,k,H,z,人,声,频,谱,698MHz,806MHz,广电,2G/3G/4G,2.6GHz 3.3GHz 3.6GHz,4.8GHz,5GHz,24.75GHz,27.5GHz,37GHz,42.5GHz,Above6GHz（FR2）,5,G,n,2,5,8,34,Su,b,6,GH,z,（,F,R,1,）,5G,n77,n79,n,2,6,0,工作频段,(band,xx),频率范围,稀缺资源“频谱”3.3GHz3.5GHz频段100MHz3.,3.3GHz,3.,6,GH,z,4,.8,GHz,5GHz,n,77,n,79,信道带宽,5,0,M,保,护,频,带,保,护,频,带,传输带宽,4.9GHz,从宏观到微观认识频谱,资,源,频谱资源怎么复杂！手机如何找到网络呢？,频域,时 域,12,个子载,波,=1RB,14,个符号,=1slot,资源网格,RE,35,3.3GHz3.6GHz4.8GHz5GHzn77n79信,不同国家、不同运营商、 在不同的地理位置，为用 户提供服务的具体频率资 源是不同的。因此，终端 开机第一个动作是找到当 前位置,有网络存在的频谱 位置,。,搜,网,网络你在哪,里？,同,步,和你对个时间,？,OFDM,系统是一个同步系 统，因此，在接收网络侧 任何数据之前，首先要做 的就是和网络实现同步， 获得下行时序。,开,机,后的第一个动作：,搜,网、,同,步与,系,统消,息,接收,新手机就是个“小,白,”！,01,02,系统,信,息,接,收,告诉我你的配置！,通信系统系统消息很多， 所以需要分,MIB,、,SIBx,接 收，还指出,on,demand,SI.,MI,B,中传最重要信,息,，包 括接收其他系统信息的 “方法”,03,“需要接收网络侧信息 来进行判断。”,有网络存在但并不表示 可以使用！如何解决？,那又如何实现网络侧数,据的接收呢？,“配置太多了咋办？”,同步后不知道网络侧配,置也无法接受数据,！,分类分阶段按需接收,！,首先告诉你接收方法！,36,不同国家、不同运营商、 在不同的地理位置，为用 户提供服务的,系统消息接收过程中的,高,层动,作,-NAS,层,问题：是可用网 络？,当,前,尝试接入的网,络,我,们并没有验证,是,否可,用,！,移,动,？电信？联通？,3G,？,4G,？,5G,？,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,PLMN,选择,搜网,/,同步,/,系统,消,息接收,触发,37,系统消息接收过程中的高层动作-NAS层问题：是可用网 络？当,问题：在哪里驻 留？,确,认,了可用网,络,，,但应,该在哪个小区驻留呢？,可,以,收,到,N,个,小,区,信,号,系统消息接收过程中的,高,层动,作,-RRC,层,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,搜网,/,同步,/,系统,消,息接收,PLMN,选择,触发,Cell,选择,触发,38,问题：在哪里驻 留？确认了可用网络，但应 该在哪个小区驻留呢,开机,搜网,同步,接收系,统消息,用户行为,物理层行为,RR,C,层行为,NA,S,层行为,流程小结,PLMN,选,择,Cell,选,择,触发,39,触发,开机搜网同步接收系用户行为物理层行为RRC层行为NA,UE,找到有网络存在的频谱，,通 过下,行,同,步,找,到,了系,统,信,息,位,置,， 并根,据,预,设,方,式,完成,主,要,网,络配,置,的,接,收,，,最,终,根,据,配,置,完,成 “可,用,网,络,”,和,“合,适,小,区,”的,选择,。,状态回顾,前,面,的,所有,动,作,都,是,终,端,的,单方 行,为,，,网络,侧,并,不,知,道,有终,端,的,存,在,，,也并,未,与,终,端,进,行任,何,联 络。,网络如何,判,断,UE,是否合,法,，,是否,欠费，是否可以为之提供服务,？,后续动作,随机接入前的状态,总之，目前要做的事情就是和基站建立联,系，交互信息！,40,UE找到有网络存在的频谱，通 过下行同步找到了系统信息位置，,U,E,如何与网络建立联系呢,？,41,U E 如何与网络建立联系呢？41,42,上行时序,考,虑,到上行传输,时,延,，,UE,不知,道,什,么,时,候发数据基,站,才能收,到,。,身份标识,上行功率,考,虑,到,UE,与,基,站,存,在,距,离,，,UE,不,知,道,用多大功率,发,送上行数据。,上行资源,基,站,不,知道,UE,的,存,在,，,也不,会,为,UE,分,配,传输,上,行 数据的资源。,为,了,后续操作的,方,便,，,物理层需要给,UE,分,配,一个,身,份 标识。,完成上行同步；,完成上行功率控制,；,上行资源分配；,无线临时标识分配。,功能,开机后的第二步：随机,接,入,1,A,.,系,统,消,息,B.Msg1:Preamble,2,3,C.Msg2:RAR(via,PDCCH/PDSCH),5,E:Msg4:,竞,争,解,决,（via,PDCCH/PDSCH）,D.Msg3:via,PUSCH,4,F：HARQ,ACK,获,得,RACH,Occasion,配,置、,Preamble,配,置,信息,应,用,系,统,消,息,中,的,R,A,R,窗,口,配,置,，,并,在,窗,口,内,接,收,RAR,从,Msg2,收,到,Msg3,是,否,预,编,码,，M,s,g,3,的,子,载波间,隔,的,参数,并,生,成,Msg3,开,启,竞,争,解,决,t,i,me,r,，,等,到,Msg4,42上行时序考虑到上行传输时 延， UE 不知道什 么时候发,41,U,E,物理层完成接收数据的所,有,准,备,！,通过搜,网,，获得了可用网络的资源位置；,通过同步和随机接,入,TA,获,取,，完成了下行和上,行同,步,；,通过系统消息接收过,程,，获得了网络侧的配置 和,UE,配置，包括：,发起随机接入的时频位,置,（触发上行,业,务）；,监控,Paging,消息的时频位置（监控下行业务,）；,通过随机接入过程获得了,UE,的物理层标识符（ 识别自己的数,据,）；,43,U E 物理层完成接收数据的所有准备！ 通过搜网，获得了可,随机接入中的高层动作,-RRC,层,问题：,如,何向,基,站报,到,？,虽然通过,系,统消,息,接,收,，,UE,获,取了大部分的配置信息，但这,些配置是,针,对所有,UE,的公共配,置。,基站还需要建立一个直接控,制,UE,行为的渠道,。,此外,，,为了匹配当前环境,（信道状,态,等,）,提,高特,定,U,E,的 能 力 ， 需 要 配 置 一 些,UE,specific,的参数,指,导,UE,行,为,。,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,RRC,连接建立,随机接入过程,触发,44,随机接入中的高层动作-RRC层问题：如何向基站报到？虽然通过,问题：如何向核心网报,到？,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,随机接入中的高层动作,-NAS,层,注册,RRC,连接建立,随机接入过程,触发,触发,45,虽然建立了,RRC,连接，但,UE,和,核心网并没有实现任何沟通,。,核心,网,无法,为,U,E,提,供任,何,服务,。,需要建立与核心网的信令连,接；,UE,需要验证当,前,接入网络,的,合法性、,核,心网,也,需要验,证,UE,合法性；,核心网,需,要,为,U,E,建立安全机,制；,问题：如何向核心网报NAS层动作物理层动作RRC层动作随机接,流程小结,PLMN,选,择,Cell,选,择,开机,搜网,同步,接收系,统消息,用户行为,物理层行为,RRC,层行为,NAS,层行为,随机接 入过程,RRC,建立,注册,触发,触发,触发,触发,若此时,UE,没 有业务发起,/,接收，则,UE,会进入：,RRC,IDLE,或,INACT,I,VER,态,46,流程小结PLMN选Cell选开机搜网同步接收系用,到现在为止,，,U,E,和网络都做,好,了接,收,/,提供服务准备,！,47,此时,，,若用户有业务发起,，,协,议,又何如工作,？,到现在为止， U E 和网络都做好 了接收/ 提供服务准备！,开机玩手机移动,初始接入过程,业务发起过程,移动性管理过程,48,开机玩手机移动初始接入过程业务发起过程移动性管理过程48,U,E,物理,层,做好了,接,收和,发,送 数据的准备。,完,成了核,心,网的,注,册过,程,， 但,RRC,连接处于断开状态。,若,U,E,移,动，,可进,行小,区,重,选,；,状态回顾,若,U,E,有上行,业务,需要发,起,，,协议,如何工作？,若网络侧有,U,E,下,行,数据到达,，,协 议如何工作？,后续动作,业务发起前的状态,UE,处在节能状态，,并保持与网络的最小沟通渠,道（,Paging,监控），随时准备接收或发起业务,。,49,UE物理层做好了接收和发送 数据的准备。状态回顾若UE有上行,50,处,于,IDLE,态的,UE,并,不,会时刻监控,网,络,，,那在何时可以,通知,UE,有业,务,到 来呢？,何时,网,络,无法实时监,控,进,入,IDLE,态的,UE,的,准,确位置，那若 有,业,务到来，在哪,里,可以,找到,UE,呢,？,何地,对,于,物理层来,说,，,如,何,识,别此,处,有,Paging,消息,，,又如,何,识,别此处有发,给 我的寻呼消,息,？,何“人,”,业务发起第一步：找到你,g,N,B,1,Last,serving,gNB,UPF,UE,in,RRC_INACTIVE,RAN,paging,trigger,RAN,paging(Xn),Paging,UE(in,RNA),RAN,Paging,D,L,数,据,到达,g,N,B,2,RAN,paging(Xn,),g,N,B,1,g,N,B,3,AMF,RAN,paging(GN),Paging UE(in,RA),UE in,IDLE,g,N,B,2,RAN,paging(GN),UPF,数,据,缓存,CN,Paging,数,据,缓存,50处于IDLE 态的UE 并不会时刻监控网 络，那在何时,49,在哪里找到你？,-,何地,问题：在哪里找到你,由,于,UE,处在节能的,IDLE,态,（,或,INACTIVE,态,），,没有和,网络建立信令连,接,，因此，,网,络并不知道,UE,的,准,确位,置,，,而 只维,护,UE,大致位置。,因此，网络需要首先知道在哪,个大致范围可以寻呼,到,UE,。,更新时刻,更新时刻,更新周期,T,RA,区域,B,移动,RA,区域,A,周期性更,新,（周期性注册）,移动性更新（移动,性,更,新,注,时,册,刻,）,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,周期注册,/,移动性注册,RRC,连接建立,随机接入过程,触发,触发,51,在哪里找到你？-何地问题：在哪里找到你由于 UE 处在节能的,什么时候可以找到你,？,-,何时,问题：何时可以找到你,？,处于,IDLE,或,INACTIVE,态的,UE,处于节能的原,因,，并不会时刻,监听,Paging,，,而,是,间歇,性,的,醒 来监,听（,DRX,）,。,如何在和网络没,有,任何信息,实时交互的前提,下,，知道网,络什么时候给我,发,Paging,？,站在系统角度，,如,何确保,所,有,U,E,都有公平的,被,寻呼机,会,？,寻呼时机,寻呼系统帧,U,E,和网络各,自,通,过,UE_I,D,和,SF,N,（,系,统帧编号）计算,P,F,（考虑,配,置,的,DRX,周期）。,UE,和网络各自通过,UE_ID,计算,PO,。,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,PF,、,PO,计算,根据配置参数,根据分配的,UE_ID,系统消息中获 得的,SFN,52,什么时候可以找到你？-何时问题：何时可以找到你？处于IDLE,如何准确识别你？,-,何人,问题：如何准确识别你,？,对于物理层来说，无论是用户,数据，还是,RRC,、,NAS,信令,， 都是数,据,。,如何识别当前收,到,的下行调,度是包,含,Paging,消,息？,一个寻呼消息中,可,能包含对,多个,U,E,的,寻,呼,，如,何,识,别,是 否有针对自己的寻,呼,？,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,识别,在,PO,内监控调度,（即,DCI,）,获取,Paging,消息,（从,PDSCH,获得）,解,码,Paging,消息,UEID,1,UE,识别,Paging,消息识别,UE,根,据,加,扰,DCI,的,特,定临,时标,识,符,（,P-RNTI,）来识别本次调度是否传输,Paging,消息。,UE,RRC,层或,NAS,层分配的,UE,ID,来识别本次,Paging,是否包含自己的。,识别,53,如何准确识别你？-何人问题：如何准确识别你？对于物理层来说，,流程小结,用户行为,物理层行为,RR,C,层行为,NAS,层行为,开机,玩手机,位置,更新,C,N,/RAN,寻呼,P,F,/PO,计算,Pagin,g,消 息接收,Paging,解析,54,流程小结用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为开机玩,55,业务发起第二步：建立,连,接,NA,S,层动作,物理层动作,RRC,层动作,随机接入过程,g,N,B,UE,NAS,连接,RRC,连,接,N,2,连接,AMF,PDN,连接,UPF,建立,RRC,连接,触发,Servicer,请求,触发,PDU,会话建立,触发,若业务由,UE,触发，则整个流程 从随机接入起始。,若业务由网络触发，则,整,个流 程从,Paging,起始,55业务发起第二步：建立连接NAS层动作物理层动作RRC层动,54,流程小结,用户行为,物理层行为,RR,C,层行为,NAS,层行为,开机,玩手机,位置,更新,C,N,/RAN,寻呼,P,F,/PO,计算,Pa,g,in,g,消 息接收,Paging,解析,随机接入,触发,触发,服务请 求,RR,C,连接建 立,触发,PD,U,会,话建立,触发,56,流程小结用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为开机玩,经过物理层的,搜,网,、同步、,系,统,消,息,接收,和,高,层,的,注,册过,程,，,终,端,已,经做,好,接,收,业,务,的准,备,；,通过,Pagin,g,，网络找到,U,E,。,并,通过随机接入,触,发业务请求,为,UE,建立用户面,的,PDU,会话,。,完成随,机,接入,的,UE,处于,RRC,连,接态，并监控,网,络是否有自,己 的数据调度。,状态回顾,监控,：,监,控,什,么,？在,哪,里,监,控,？ 怎么识别是否有自己的数据？,传输,：,在,哪,里,传,输自,己,的,数据,？,后续动作,数据传输前的状态,UE,通过监控基站发送的下行控制信息,DCI,获取,调度信息，进而获得自己数据的资源位置。,57,经过物理层的搜网、同步、系 统消息接收和高层的注册过程， 终,业务发起第三步：数据,调度,监控,PDCCH,监控,UE,通过监控下行物理,控制信,道,PDCC,H,来接,收基站物理层控制信 令。其中，数据调度 也由,PDCCH,指示。,01,NAS,层动作,物理层动作,RR,C,层动作,Search,Space,和,C,O,R,E,S,ET,参数配置,UE,监控所有潜在,Occasion,位置,Slot,PB,R0,PBR,n,2,1,2,个,P,R,B,CORESET,指示,Period=4slot,Search,Space 指示,UE,利,用,C-RNTI,解,扰,成功,则,表示,该,DCI,是,给,自,己,的,RN,T,I,解扰验 证,利用,Search Space,和,CORESET,来联合指示监控位置,58,业务发起第三步：数据调度监控PDCCH监控01NAS层动作物,通过,PDCCH,UE,可,获得的自己,的,调度 信息，并根,据,此获 得传输数据的,PDSCH,时频位置,。,接收,PDSCH,传输,02,业务发起第三步：数据,传,输,S:,开始符号,L,:,持续长度,n,PDCCH,k,0,2,2,PDSCH,Slot,n,PDCCH,指,示,PDSCH,位置,59,根据,PDCCH,获得的,DCI,来获取,PDSCH,的时频位置,通过PDCCH UE可 获得的自己的调度 信息，并根据此获,流程小结,用户行为,物理层行为,RR,C,层行为,NAS,层行为,开机,玩手机,位置,更新,P,F,/PO,计算,C,N,/RAN,寻呼,Pa,g,in,g,消 息接收,Paging,解析,随机接入,触发,RRC,连接建立,服务请求,触发,触发,PD,U,会,话建立,触发,PDCCH,监听,数据接收,/,发送,60,流程小结用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为开机玩,开机玩手机移动,初始接入过程,业务发起过程,移动性管理过程,61,开机玩手机移动初始接入过程业务发起过程移动性管理过程61,用,户,行为,-,移动,测量,切换,小区重选,UE,通,过,测量,当,前,的,RSRQ/RSRP/SINR,来,判断后续行为,；,处于,IDLE,/INACTIV,E,态,U,E,根据,RR,C,配置 规则和策略自行控制驻留小区；,处于,CONNECTED,态的,UE,需,要,在网络,控,制下完成切换,；,上报,62,用户行为-移动测量切换小区重选UE通过测量当前的RSRQ/R,无论是,I,D,L,E,/I,N,AC,T,I,V,E,态的,小区选择,/,重选，还是,CONNECTED,态下的,切换，其测量行为的 相关参数都由,RRC,配,置,。,基站配置,UE,执行,测量,01,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,参数配置,UE,执行测量,L1/L3,滤波,移,动,性行为的判决依据,系统广播,SIB25,RRC,建立 后,通过,RRC,信令为,UE,配置,测量行为和上报行为,测量配置,测量上报,满足,上,报,条,件后，,U,E,执,行上报,基站决策切换,基于,U,E,的,测,量,上,报，,基 站决定是否切换。,S,准,则,相,关参数，,处理小,区选择行为,小区选择,小区重选,R,准,则,相关,参,数,，,处理小,区重选行为。,小区选择,/,重选,/,切换,63,无论是基站配置UE执行测量01物理层动作RRC层动作参数配置,RA,区域,B,更新时刻,R,A,区域,A,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,参数 配置,UE,执 行测量,L,1,/,L,3,滤波,小区 选择,小区 重选,小区,选择,注册更新,随机接入,RRC,连,接,注册请求,小区选择,/,重选与切换,R,A,区域,B,切换时刻,R,A,区域,A,NAS,层动作,物理层动作,RRC,层动作,UE,执 行测量,参数 配置,L1/L3,滤波,测量 上报,切换,随机接入,RRC,流,程,其他流程,切换,随机接入,RRC,流,程,其他流程,小区选,择,/,重选,切换,64,RA区域B更新时刻RA区域A NAS层动作物理层,寻,呼,流程,调,服,务,请求,初,始,接,入,过,程,注,册,流程,开机,玩,手,机,同,步,搜,网,系,统,消,息,接,收,P,L,M,N,选择,小区 选择,随机,接入,注册 请求,触发,触发,IDLE,或,I,N,A,C,T,I,V,E,态,注,册,流,程（,位,置,更,新,）,P,F,/,PO,计算,物理层,行为,接入网高,层行为,N,A,S,层,C,N,/,RA,N,寻呼,地理位置,资源位置,P,a,g,in,g,接收,P,a,g,in,g,解析,随机 接入,触发,RRC,建立,服务 请求,P,D,U,会,话,建,立,触发,RRC,建立,P,DC,C,H,监听,用户 行为,触发,流程总结,65,寻呼流程调服务请求初始接入过程注册流程开机玩手机同搜系统消P,物理,层,、高层、,N,A,S,层,是,些神马东东,？,66,物理层、高层、N A S 层是 些神马东东？66,OSI,、,TCP/IP,模型与,通,信协,议,层,OSI,模型即开放系统互联模型（,Open,System,Interconnection,），由国际标准化组织提出， 一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框,架,。而所谓,的,TCP/IP,模型这是基 于,OSI,七层模型和,IETF,制定的,TCP/IP,协议，形成的事实标准。,适配介质,01,物理层,负责利,用,物理传输介质为 数据链,路,层提,供物,理连接， 以便透,明,地的,传送,比特流。 研究在不同介质,上,，如何 将信息转换成实际信号并 实现高效传输的问题；,屏蔽底层提供可靠传输,数据链路层,数据链路层将数据分帧， 并处理流控制。屏蔽物理 层，实现网络层数据包在 不同物理层介质的匹配和 可靠传输；,02,寻址和路由,03,网络层,网络层通过寻址来建立两 个节点之间的连接，为源 端的传输层送来的分组选 择合适,的,路由,和交,换节点， 正确无误地按照地址传送 给目的端的运输层,；,可靠，透,明传输,机制,04,传输层,为上层用户提供一个端到 端的可靠、透明和优化的 数据传输服务机制,67,OSI、TCP/IP模型与通信协议层适配介质01屏蔽底层提供,OSI,、,TCP/IP,模型与,通,信协,议,层,表,示,层,应,用,层,B,i,t,帧,分组,段,消息,消息,2,层头,3,层头,4,层头,5,层头,6,层头,7,层头,Data,物,理,层,消息,3,层头,4,层头,5,层头,6,层头,7,层头,Data,数据链路层,1,层,头,+,4,层头,5,层头,6,层头,7,层头,Data,网,络,层,5,层头,6,层头,7,层头,Data,传,输,层,2,层,头,+,3,层头,+,6,层头,7,层头,Data,会,话,层,4,层,头,+,5,层,头,+,Data,7,层头,6,层头,+,Data,7,层头,+,物,理,层,Data,7,层头,6,层头,5,层头,4,层头,3,层头,2,层头,1,层头,数据链路层,Data,7,层头,6,层头,5,层头,4,层头,3,层头,2,层头,网,络,层,Data,7,层头,6,层头,5,层头,4,层头,3,层头,传,输,层,Data,7,层头,6,层头,5,层头,4,层头,会,话,层,Data,7,层头,6,层头,5,层头,表,示,层,Data,7,层头,6,层头,应,用,层,Data,7,层头,层处理就是封装和解封装的过程，,通,过增加 包头并利用包头中的信息进行对等,层,的信息 交互，从而实现每层的功能目标。,68,OSI、TCP/IP模型与通信协议层表示层应用层Bit帧分组,5G,接入网、核心网,协,议栈,物,理,层,M,A,C,层,R,L,C,层,P,D,C,P,层,S,D,A,P,层,RRC,层,PDCP,层,RLC,层,MAC,层,物,理,层,NAS,层,RRC,层,PDCP,层,RLC,层,MAC,层,物,理,层,NG-AP,SCTP,层,IP,层,数,据,链路,层,物,理,层,NAS,层,A,M,F,物,理,层,数,据,链路,层,I,P,层,U,D,P,层,G,T,P,-,U,NG-AP,SCTP,层,IP,层,数,据,链路,层,物,理,层,UE,g,N,B,Internet,A,U,S,P,N,E,F,S,M,F,P,C,F,N,R,F,U,D,M,AF,“,总,线,”,用户面,信令面,U,P,F,IP,层,SDAP,层,PDCP,层,RLC,层,MAC,层,物,理,层,IP,层,GTP-U,UDP,层,IP,层,数,据,链路,层,物,理,层,IP,层,69,5G接入网、核心网协议栈物理层MAC层RLC层PDCP层SD,为什么移动通信协议和,O,S,I,、,T,C,P,/,I,P,模型有比较大的区别,？,70,为什么移动通信协议和O S I 、70,RRC,和,NAS,层,从本质上来说就是应用,层,，其功能是实,现,UE,与基站,，,UE,与核心网节点之间的信令传输。,接入网拓扑,结,构相对互联,网,要,简单很多,，,不存在多点之间 的传输问题,。,因此，,没有,必,要设置网络,层,和传输层来实,现 数据的路由和寻址；,5G,接入网与开放模,型,的差异,RRC,和,NAS,？,没有网络层和传输层,接入网采用无线传输，较固定电缆复杂很多,无线相比有线来说信 息传输泄露和篡改的 风险更大，因此在接 入网,的,L2,增加了,PDCP,子层，实现对 用户数据和信令的加 密和完整性保护功能,加 密 与 完 整 性 保 护,服 务 质 量,资 源 受 限,接入网数据传输采用 无线承载的概念以保 证用户,QoS,，,因此,，,在,L2,新增,SDAP,子,层，以实现核心网,QoS,Flow,到无线承载 之间的映射和管理。,无,线资源受限，为了 保证多用,户,QoS,和公 平,性,，因此在,L2,的,MA,C,子层设置了复用 和优先级管理功,能,。,无线传输比有线传输更容 易受到环境的影响而造成,两,传输失败，因此，在,L2,的,级,MAC,子层和,RLC,子层采用,重,了双层的可靠性保障机制,传,（,HARQ,、,ARQ,），,以实,现可靠性和传输效率的平,衡。,无线信号动态变化幅度 大，物理层实际传输能力,自,动态变化。因此在,L2,的,适,MAC,子层增加了自适应的,应,调制与编码功能（,MA,C,控,制，物理层执行），在,R,L,C,子层设置对高层数据 包的分段和级联功能，以 匹配物理层变化。,71,RRC和NAS层从本质上来说就是应用层，其功能是实现UE接入,5G,接入网与开放模,型,的差异,72,5G接入网与开放模型的差异72,物理信令、,R,R,C,信令、,N,A,S,信令,？,73,物理信令、R R C 信令、N A S 信令？73,74,物理层信令,g,N,B,PHY,MAC,RLC,PDCP,RRC,NAS,P,H,Y,MAC,RLC,PDCP,RRC,NAS,UE,码,编,映射,PDC,C,H,由基站侧物理层产生完成编码，直 接映射到由,CORESET,和,Search Space,联合定义的物理资源。,UE,侧 物理层盲检,PDC,C,H,解析后获得,DCI,。,传输,DCI,解映射,物理时频资源,解析,74物理层信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASP,73,75,MAC,CE,g,N,B,PHY,MAC,RLC,PDCP,RRC,NAS,P,H,Y,MAC,RLC,PDCP,RRC,NAS,UE,传输,由基站,MAC,层产生，可以和用户,DL,数据复用到同一个的传输,块,， 由基站物理层映射到,PDSCH,资源,（由,PDCCH,指示调度信息）。在 对端,由,UE,物理层解调并递交给,UE MAC,层解析；,PDSCH,H,MAC,CE,PDC,C,H,PDSCH,调度,M,A,C,H,CE,调度计划,PDSCH,PDSCH,物理时频资源,75MAC CEgNBPHYMACRLCPDCPRRCNAS,74,76,RRC,信令,g,N,B,PHY,MAC,R,L,C,P,D,CP,RRC,NAS,P,H,Y,MAC,RLC,P,D,C,P,RRC,NAS,UE,传输,由基站,RRC,层产生复用到信令无线 承载（,SRB0SRB3,），并由,PDCP,（,对于,SRB0,PDCP,仅透,传）,、,RLC,层和,MAC,做分段等操作后,，与,DL,数据复用到同一个传输块,，由基站物理层映射,到,PDSCH,资 源。在对端，由物理层解调递交到,UE,RRC,解析；,调度计划,P,DC,C,H,调度,M,A,C,SDU,P,D,S,C,H,H,H,RLC,SDU,H,PDCP,SDU,M,A,C,SDU,H,H,RLC,SDU,PD,C,P,H,SDU,PDSCH,P,D,S,C,H,P,D,S,C,H,PDSCH,P,D,S,C,H,ASN.1,RRC,编码块,信令,物理时频资源,ASN.1,RRC,编码块,信令,76RRC信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASP,75,77,NA,S,信令,g,N,B,PHY,MAC,R,L,C,P,D,CP,RRC,NAS,P,H,Y,MAC,RLC,P,D,C,P,RRC,NAS,UE,传输,由,AMF,产生，经过,NG-C,接口传输,给基站，基站不做解析，封装如,RR,C,信令中传输给,UE,。,UE,解析后,，递交,到,UE,NAS,层解析,调度计划,P,DC,C,H,调度,PDSCH,P,D,S,C,H,P,D,S,C,H,P,D,S,C,H,N,A,S,信令,N,A,S,信令,M,A,C,SDU,P,D,S,C,H,H,H,RLC,SDU,H,PDCP,S